block: Immutable bio vecs
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / fs / bio.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2001 Jens Axboe <axboe@kernel.dk>
3  *
4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
5  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
6  * published by the Free Software Foundation.
7  *
8  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
9  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
10  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
11  * GNU General Public License for more details.
12  *
13  * You should have received a copy of the GNU General Public Licens
14  * along with this program; if not, write to the Free Software
15  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-
16  *
17  */
18 #include <linux/mm.h>
19 #include <linux/swap.h>
20 #include <linux/bio.h>
21 #include <linux/blkdev.h>
22 #include <linux/uio.h>
23 #include <linux/iocontext.h>
24 #include <linux/slab.h>
25 #include <linux/init.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/export.h>
28 #include <linux/mempool.h>
29 #include <linux/workqueue.h>
30 #include <linux/cgroup.h>
31 #include <scsi/sg.h>            /* for struct sg_iovec */
32
33 #include <trace/events/block.h>
34
35 /*
36  * Test patch to inline a certain number of bi_io_vec's inside the bio
37  * itself, to shrink a bio data allocation from two mempool calls to one
38  */
39 #define BIO_INLINE_VECS         4
40
41 static mempool_t *bio_split_pool __read_mostly;
42
43 /*
44  * if you change this list, also change bvec_alloc or things will
45  * break badly! cannot be bigger than what you can fit into an
46  * unsigned short
47  */
48 #define BV(x) { .nr_vecs = x, .name = "biovec-"__stringify(x) }
49 static struct biovec_slab bvec_slabs[BIOVEC_NR_POOLS] __read_mostly = {
50         BV(1), BV(4), BV(16), BV(64), BV(128), BV(BIO_MAX_PAGES),
51 };
52 #undef BV
53
54 /*
55  * fs_bio_set is the bio_set containing bio and iovec memory pools used by
56  * IO code that does not need private memory pools.
57  */
58 struct bio_set *fs_bio_set;
59 EXPORT_SYMBOL(fs_bio_set);
60
61 /*
62  * Our slab pool management
63  */
64 struct bio_slab {
65         struct kmem_cache *slab;
66         unsigned int slab_ref;
67         unsigned int slab_size;
68         char name[8];
69 };
70 static DEFINE_MUTEX(bio_slab_lock);
71 static struct bio_slab *bio_slabs;
72 static unsigned int bio_slab_nr, bio_slab_max;
73
74 static struct kmem_cache *bio_find_or_create_slab(unsigned int extra_size)
75 {
76         unsigned int sz = sizeof(struct bio) + extra_size;
77         struct kmem_cache *slab = NULL;
78         struct bio_slab *bslab, *new_bio_slabs;
79         unsigned int new_bio_slab_max;
80         unsigned int i, entry = -1;
81
82         mutex_lock(&bio_slab_lock);
83
84         i = 0;
85         while (i < bio_slab_nr) {
86                 bslab = &bio_slabs[i];
87
88                 if (!bslab->slab && entry == -1)
89                         entry = i;
90                 else if (bslab->slab_size == sz) {
91                         slab = bslab->slab;
92                         bslab->slab_ref++;
93                         break;
94                 }
95                 i++;
96         }
97
98         if (slab)
99                 goto out_unlock;
100
101         if (bio_slab_nr == bio_slab_max && entry == -1) {
102                 new_bio_slab_max = bio_slab_max << 1;
103                 new_bio_slabs = krealloc(bio_slabs,
104                                          new_bio_slab_max * sizeof(struct bio_slab),
105                                          GFP_KERNEL);
106                 if (!new_bio_slabs)
107                         goto out_unlock;
108                 bio_slab_max = new_bio_slab_max;
109                 bio_slabs = new_bio_slabs;
110         }
111         if (entry == -1)
112                 entry = bio_slab_nr++;
113
114         bslab = &bio_slabs[entry];
115
116         snprintf(bslab->name, sizeof(bslab->name), "bio-%d", entry);
117         slab = kmem_cache_create(bslab->name, sz, 0, SLAB_HWCACHE_ALIGN, NULL);
118         if (!slab)
119                 goto out_unlock;
120
121         printk(KERN_INFO "bio: create slab <%s> at %d\n", bslab->name, entry);
122         bslab->slab = slab;
123         bslab->slab_ref = 1;
124         bslab->slab_size = sz;
125 out_unlock:
126         mutex_unlock(&bio_slab_lock);
127         return slab;
128 }
129
130 static void bio_put_slab(struct bio_set *bs)
131 {
132         struct bio_slab *bslab = NULL;
133         unsigned int i;
134
135         mutex_lock(&bio_slab_lock);
136
137         for (i = 0; i < bio_slab_nr; i++) {
138                 if (bs->bio_slab == bio_slabs[i].slab) {
139                         bslab = &bio_slabs[i];
140                         break;
141                 }
142         }
143
144         if (WARN(!bslab, KERN_ERR "bio: unable to find slab!\n"))
145                 goto out;
146
147         WARN_ON(!bslab->slab_ref);
148
149         if (--bslab->slab_ref)
150                 goto out;
151
152         kmem_cache_destroy(bslab->slab);
153         bslab->slab = NULL;
154
155 out:
156         mutex_unlock(&bio_slab_lock);
157 }
158
159 unsigned int bvec_nr_vecs(unsigned short idx)
160 {
161         return bvec_slabs[idx].nr_vecs;
162 }
163
164 void bvec_free(mempool_t *pool, struct bio_vec *bv, unsigned int idx)
165 {
166         BIO_BUG_ON(idx >= BIOVEC_NR_POOLS);
167
168         if (idx == BIOVEC_MAX_IDX)
169                 mempool_free(bv, pool);
170         else {
171                 struct biovec_slab *bvs = bvec_slabs + idx;
172
173                 kmem_cache_free(bvs->slab, bv);
174         }
175 }
176
177 struct bio_vec *bvec_alloc(gfp_t gfp_mask, int nr, unsigned long *idx,
178                            mempool_t *pool)
179 {
180         struct bio_vec *bvl;
181
182         /*
183          * see comment near bvec_array define!
184          */
185         switch (nr) {
186         case 1:
187                 *idx = 0;
188                 break;
189         case 2 ... 4:
190                 *idx = 1;
191                 break;
192         case 5 ... 16:
193                 *idx = 2;
194                 break;
195         case 17 ... 64:
196                 *idx = 3;
197                 break;
198         case 65 ... 128:
199                 *idx = 4;
200                 break;
201         case 129 ... BIO_MAX_PAGES:
202                 *idx = 5;
203                 break;
204         default:
205                 return NULL;
206         }
207
208         /*
209          * idx now points to the pool we want to allocate from. only the
210          * 1-vec entry pool is mempool backed.
211          */
212         if (*idx == BIOVEC_MAX_IDX) {
213 fallback:
214                 bvl = mempool_alloc(pool, gfp_mask);
215         } else {
216                 struct biovec_slab *bvs = bvec_slabs + *idx;
217                 gfp_t __gfp_mask = gfp_mask & ~(__GFP_WAIT | __GFP_IO);
218
219                 /*
220                  * Make this allocation restricted and don't dump info on
221                  * allocation failures, since we'll fallback to the mempool
222                  * in case of failure.
223                  */
224                 __gfp_mask |= __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NORETRY | __GFP_NOWARN;
225
226                 /*
227                  * Try a slab allocation. If this fails and __GFP_WAIT
228                  * is set, retry with the 1-entry mempool
229                  */
230                 bvl = kmem_cache_alloc(bvs->slab, __gfp_mask);
231                 if (unlikely(!bvl && (gfp_mask & __GFP_WAIT))) {
232                         *idx = BIOVEC_MAX_IDX;
233                         goto fallback;
234                 }
235         }
236
237         return bvl;
238 }
239
240 static void __bio_free(struct bio *bio)
241 {
242         bio_disassociate_task(bio);
243
244         if (bio_integrity(bio))
245                 bio_integrity_free(bio);
246 }
247
248 static void bio_free(struct bio *bio)
249 {
250         struct bio_set *bs = bio->bi_pool;
251         void *p;
252
253         __bio_free(bio);
254
255         if (bs) {
256                 if (bio_flagged(bio, BIO_OWNS_VEC))
257                         bvec_free(bs->bvec_pool, bio->bi_io_vec, BIO_POOL_IDX(bio));
258
259                 /*
260                  * If we have front padding, adjust the bio pointer before freeing
261                  */
262                 p = bio;
263                 p -= bs->front_pad;
264
265                 mempool_free(p, bs->bio_pool);
266         } else {
267                 /* Bio was allocated by bio_kmalloc() */
268                 kfree(bio);
269         }
270 }
271
272 void bio_init(struct bio *bio)
273 {
274         memset(bio, 0, sizeof(*bio));
275         bio->bi_flags = 1 << BIO_UPTODATE;
276         atomic_set(&bio->bi_cnt, 1);
277 }
278 EXPORT_SYMBOL(bio_init);
279
280 /**
281  * bio_reset - reinitialize a bio
282  * @bio:        bio to reset
283  *
284  * Description:
285  *   After calling bio_reset(), @bio will be in the same state as a freshly
286  *   allocated bio returned bio bio_alloc_bioset() - the only fields that are
287  *   preserved are the ones that are initialized by bio_alloc_bioset(). See
288  *   comment in struct bio.
289  */
290 void bio_reset(struct bio *bio)
291 {
292         unsigned long flags = bio->bi_flags & (~0UL << BIO_RESET_BITS);
293
294         __bio_free(bio);
295
296         memset(bio, 0, BIO_RESET_BYTES);
297         bio->bi_flags = flags|(1 << BIO_UPTODATE);
298 }
299 EXPORT_SYMBOL(bio_reset);
300
301 static void bio_alloc_rescue(struct work_struct *work)
302 {
303         struct bio_set *bs = container_of(work, struct bio_set, rescue_work);
304         struct bio *bio;
305
306         while (1) {
307                 spin_lock(&bs->rescue_lock);
308                 bio = bio_list_pop(&bs->rescue_list);
309                 spin_unlock(&bs->rescue_lock);
310
311                 if (!bio)
312                         break;
313
314                 generic_make_request(bio);
315         }
316 }
317
318 static void punt_bios_to_rescuer(struct bio_set *bs)
319 {
320         struct bio_list punt, nopunt;
321         struct bio *bio;
322
323         /*
324          * In order to guarantee forward progress we must punt only bios that
325          * were allocated from this bio_set; otherwise, if there was a bio on
326          * there for a stacking driver higher up in the stack, processing it
327          * could require allocating bios from this bio_set, and doing that from
328          * our own rescuer would be bad.
329          *
330          * Since bio lists are singly linked, pop them all instead of trying to
331          * remove from the middle of the list:
332          */
333
334         bio_list_init(&punt);
335         bio_list_init(&nopunt);
336
337         while ((bio = bio_list_pop(current->bio_list)))
338                 bio_list_add(bio->bi_pool == bs ? &punt : &nopunt, bio);
339
340         *current->bio_list = nopunt;
341
342         spin_lock(&bs->rescue_lock);
343         bio_list_merge(&bs->rescue_list, &punt);
344         spin_unlock(&bs->rescue_lock);
345
346         queue_work(bs->rescue_workqueue, &bs->rescue_work);
347 }
348
349 /**
350  * bio_alloc_bioset - allocate a bio for I/O
351  * @gfp_mask:   the GFP_ mask given to the slab allocator
352  * @nr_iovecs:  number of iovecs to pre-allocate
353  * @bs:         the bio_set to allocate from.
354  *
355  * Description:
356  *   If @bs is NULL, uses kmalloc() to allocate the bio; else the allocation is
357  *   backed by the @bs's mempool.
358  *
359  *   When @bs is not NULL, if %__GFP_WAIT is set then bio_alloc will always be
360  *   able to allocate a bio. This is due to the mempool guarantees. To make this
361  *   work, callers must never allocate more than 1 bio at a time from this pool.
362  *   Callers that need to allocate more than 1 bio must always submit the
363  *   previously allocated bio for IO before attempting to allocate a new one.
364  *   Failure to do so can cause deadlocks under memory pressure.
365  *
366  *   Note that when running under generic_make_request() (i.e. any block
367  *   driver), bios are not submitted until after you return - see the code in
368  *   generic_make_request() that converts recursion into iteration, to prevent
369  *   stack overflows.
370  *
371  *   This would normally mean allocating multiple bios under
372  *   generic_make_request() would be susceptible to deadlocks, but we have
373  *   deadlock avoidance code that resubmits any blocked bios from a rescuer
374  *   thread.
375  *
376  *   However, we do not guarantee forward progress for allocations from other
377  *   mempools. Doing multiple allocations from the same mempool under
378  *   generic_make_request() should be avoided - instead, use bio_set's front_pad
379  *   for per bio allocations.
380  *
381  *   RETURNS:
382  *   Pointer to new bio on success, NULL on failure.
383  */
384 struct bio *bio_alloc_bioset(gfp_t gfp_mask, int nr_iovecs, struct bio_set *bs)
385 {
386         gfp_t saved_gfp = gfp_mask;
387         unsigned front_pad;
388         unsigned inline_vecs;
389         unsigned long idx = BIO_POOL_NONE;
390         struct bio_vec *bvl = NULL;
391         struct bio *bio;
392         void *p;
393
394         if (!bs) {
395                 if (nr_iovecs > UIO_MAXIOV)
396                         return NULL;
397
398                 p = kmalloc(sizeof(struct bio) +
399                             nr_iovecs * sizeof(struct bio_vec),
400                             gfp_mask);
401                 front_pad = 0;
402                 inline_vecs = nr_iovecs;
403         } else {
404                 /*
405                  * generic_make_request() converts recursion to iteration; this
406                  * means if we're running beneath it, any bios we allocate and
407                  * submit will not be submitted (and thus freed) until after we
408                  * return.
409                  *
410                  * This exposes us to a potential deadlock if we allocate
411                  * multiple bios from the same bio_set() while running
412                  * underneath generic_make_request(). If we were to allocate
413                  * multiple bios (say a stacking block driver that was splitting
414                  * bios), we would deadlock if we exhausted the mempool's
415                  * reserve.
416                  *
417                  * We solve this, and guarantee forward progress, with a rescuer
418                  * workqueue per bio_set. If we go to allocate and there are
419                  * bios on current->bio_list, we first try the allocation
420                  * without __GFP_WAIT; if that fails, we punt those bios we
421                  * would be blocking to the rescuer workqueue before we retry
422                  * with the original gfp_flags.
423                  */
424
425                 if (current->bio_list && !bio_list_empty(current->bio_list))
426                         gfp_mask &= ~__GFP_WAIT;
427
428                 p = mempool_alloc(bs->bio_pool, gfp_mask);
429                 if (!p && gfp_mask != saved_gfp) {
430                         punt_bios_to_rescuer(bs);
431                         gfp_mask = saved_gfp;
432                         p = mempool_alloc(bs->bio_pool, gfp_mask);
433                 }
434
435                 front_pad = bs->front_pad;
436                 inline_vecs = BIO_INLINE_VECS;
437         }
438
439         if (unlikely(!p))
440                 return NULL;
441
442         bio = p + front_pad;
443         bio_init(bio);
444
445         if (nr_iovecs > inline_vecs) {
446                 bvl = bvec_alloc(gfp_mask, nr_iovecs, &idx, bs->bvec_pool);
447                 if (!bvl && gfp_mask != saved_gfp) {
448                         punt_bios_to_rescuer(bs);
449                         gfp_mask = saved_gfp;
450                         bvl = bvec_alloc(gfp_mask, nr_iovecs, &idx, bs->bvec_pool);
451                 }
452
453                 if (unlikely(!bvl))
454                         goto err_free;
455
456                 bio->bi_flags |= 1 << BIO_OWNS_VEC;
457         } else if (nr_iovecs) {
458                 bvl = bio->bi_inline_vecs;
459         }
460
461         bio->bi_pool = bs;
462         bio->bi_flags |= idx << BIO_POOL_OFFSET;
463         bio->bi_max_vecs = nr_iovecs;
464         bio->bi_io_vec = bvl;
465         return bio;
466
467 err_free:
468         mempool_free(p, bs->bio_pool);
469         return NULL;
470 }
471 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc_bioset);
472
473 void zero_fill_bio(struct bio *bio)
474 {
475         unsigned long flags;
476         struct bio_vec bv;
477         struct bvec_iter iter;
478
479         bio_for_each_segment(bv, bio, iter) {
480                 char *data = bvec_kmap_irq(&bv, &flags);
481                 memset(data, 0, bv.bv_len);
482                 flush_dcache_page(bv.bv_page);
483                 bvec_kunmap_irq(data, &flags);
484         }
485 }
486 EXPORT_SYMBOL(zero_fill_bio);
487
488 /**
489  * bio_put - release a reference to a bio
490  * @bio:   bio to release reference to
491  *
492  * Description:
493  *   Put a reference to a &struct bio, either one you have gotten with
494  *   bio_alloc, bio_get or bio_clone. The last put of a bio will free it.
495  **/
496 void bio_put(struct bio *bio)
497 {
498         BIO_BUG_ON(!atomic_read(&bio->bi_cnt));
499
500         /*
501          * last put frees it
502          */
503         if (atomic_dec_and_test(&bio->bi_cnt))
504                 bio_free(bio);
505 }
506 EXPORT_SYMBOL(bio_put);
507
508 inline int bio_phys_segments(struct request_queue *q, struct bio *bio)
509 {
510         if (unlikely(!bio_flagged(bio, BIO_SEG_VALID)))
511                 blk_recount_segments(q, bio);
512
513         return bio->bi_phys_segments;
514 }
515 EXPORT_SYMBOL(bio_phys_segments);
516
517 /**
518  *      __bio_clone     -       clone a bio
519  *      @bio: destination bio
520  *      @bio_src: bio to clone
521  *
522  *      Clone a &bio. Caller will own the returned bio, but not
523  *      the actual data it points to. Reference count of returned
524  *      bio will be one.
525  */
526 void __bio_clone(struct bio *bio, struct bio *bio_src)
527 {
528         memcpy(bio->bi_io_vec, bio_src->bi_io_vec,
529                 bio_src->bi_max_vecs * sizeof(struct bio_vec));
530
531         /*
532          * most users will be overriding ->bi_bdev with a new target,
533          * so we don't set nor calculate new physical/hw segment counts here
534          */
535         bio->bi_bdev = bio_src->bi_bdev;
536         bio->bi_flags |= 1 << BIO_CLONED;
537         bio->bi_rw = bio_src->bi_rw;
538         bio->bi_vcnt = bio_src->bi_vcnt;
539         bio->bi_iter = bio_src->bi_iter;
540 }
541 EXPORT_SYMBOL(__bio_clone);
542
543 /**
544  *      bio_clone_bioset -      clone a bio
545  *      @bio: bio to clone
546  *      @gfp_mask: allocation priority
547  *      @bs: bio_set to allocate from
548  *
549  *      Like __bio_clone, only also allocates the returned bio
550  */
551 struct bio *bio_clone_bioset(struct bio *bio, gfp_t gfp_mask,
552                              struct bio_set *bs)
553 {
554         struct bio *b;
555
556         b = bio_alloc_bioset(gfp_mask, bio->bi_max_vecs, bs);
557         if (!b)
558                 return NULL;
559
560         __bio_clone(b, bio);
561
562         if (bio_integrity(bio)) {
563                 int ret;
564
565                 ret = bio_integrity_clone(b, bio, gfp_mask);
566
567                 if (ret < 0) {
568                         bio_put(b);
569                         return NULL;
570                 }
571         }
572
573         return b;
574 }
575 EXPORT_SYMBOL(bio_clone_bioset);
576
577 /**
578  *      bio_get_nr_vecs         - return approx number of vecs
579  *      @bdev:  I/O target
580  *
581  *      Return the approximate number of pages we can send to this target.
582  *      There's no guarantee that you will be able to fit this number of pages
583  *      into a bio, it does not account for dynamic restrictions that vary
584  *      on offset.
585  */
586 int bio_get_nr_vecs(struct block_device *bdev)
587 {
588         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bdev);
589         int nr_pages;
590
591         nr_pages = min_t(unsigned,
592                      queue_max_segments(q),
593                      queue_max_sectors(q) / (PAGE_SIZE >> 9) + 1);
594
595         return min_t(unsigned, nr_pages, BIO_MAX_PAGES);
596
597 }
598 EXPORT_SYMBOL(bio_get_nr_vecs);
599
600 static int __bio_add_page(struct request_queue *q, struct bio *bio, struct page
601                           *page, unsigned int len, unsigned int offset,
602                           unsigned int max_sectors)
603 {
604         int retried_segments = 0;
605         struct bio_vec *bvec;
606
607         /*
608          * cloned bio must not modify vec list
609          */
610         if (unlikely(bio_flagged(bio, BIO_CLONED)))
611                 return 0;
612
613         if (((bio->bi_iter.bi_size + len) >> 9) > max_sectors)
614                 return 0;
615
616         /*
617          * For filesystems with a blocksize smaller than the pagesize
618          * we will often be called with the same page as last time and
619          * a consecutive offset.  Optimize this special case.
620          */
621         if (bio->bi_vcnt > 0) {
622                 struct bio_vec *prev = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt - 1];
623
624                 if (page == prev->bv_page &&
625                     offset == prev->bv_offset + prev->bv_len) {
626                         unsigned int prev_bv_len = prev->bv_len;
627                         prev->bv_len += len;
628
629                         if (q->merge_bvec_fn) {
630                                 struct bvec_merge_data bvm = {
631                                         /* prev_bvec is already charged in
632                                            bi_size, discharge it in order to
633                                            simulate merging updated prev_bvec
634                                            as new bvec. */
635                                         .bi_bdev = bio->bi_bdev,
636                                         .bi_sector = bio->bi_iter.bi_sector,
637                                         .bi_size = bio->bi_iter.bi_size -
638                                                 prev_bv_len,
639                                         .bi_rw = bio->bi_rw,
640                                 };
641
642                                 if (q->merge_bvec_fn(q, &bvm, prev) < prev->bv_len) {
643                                         prev->bv_len -= len;
644                                         return 0;
645                                 }
646                         }
647
648                         goto done;
649                 }
650         }
651
652         if (bio->bi_vcnt >= bio->bi_max_vecs)
653                 return 0;
654
655         /*
656          * we might lose a segment or two here, but rather that than
657          * make this too complex.
658          */
659
660         while (bio->bi_phys_segments >= queue_max_segments(q)) {
661
662                 if (retried_segments)
663                         return 0;
664
665                 retried_segments = 1;
666                 blk_recount_segments(q, bio);
667         }
668
669         /*
670          * setup the new entry, we might clear it again later if we
671          * cannot add the page
672          */
673         bvec = &bio->bi_io_vec[bio->bi_vcnt];
674         bvec->bv_page = page;
675         bvec->bv_len = len;
676         bvec->bv_offset = offset;
677
678         /*
679          * if queue has other restrictions (eg varying max sector size
680          * depending on offset), it can specify a merge_bvec_fn in the
681          * queue to get further control
682          */
683         if (q->merge_bvec_fn) {
684                 struct bvec_merge_data bvm = {
685                         .bi_bdev = bio->bi_bdev,
686                         .bi_sector = bio->bi_iter.bi_sector,
687                         .bi_size = bio->bi_iter.bi_size,
688                         .bi_rw = bio->bi_rw,
689                 };
690
691                 /*
692                  * merge_bvec_fn() returns number of bytes it can accept
693                  * at this offset
694                  */
695                 if (q->merge_bvec_fn(q, &bvm, bvec) < bvec->bv_len) {
696                         bvec->bv_page = NULL;
697                         bvec->bv_len = 0;
698                         bvec->bv_offset = 0;
699                         return 0;
700                 }
701         }
702
703         /* If we may be able to merge these biovecs, force a recount */
704         if (bio->bi_vcnt && (BIOVEC_PHYS_MERGEABLE(bvec-1, bvec)))
705                 bio->bi_flags &= ~(1 << BIO_SEG_VALID);
706
707         bio->bi_vcnt++;
708         bio->bi_phys_segments++;
709  done:
710         bio->bi_iter.bi_size += len;
711         return len;
712 }
713
714 /**
715  *      bio_add_pc_page -       attempt to add page to bio
716  *      @q: the target queue
717  *      @bio: destination bio
718  *      @page: page to add
719  *      @len: vec entry length
720  *      @offset: vec entry offset
721  *
722  *      Attempt to add a page to the bio_vec maplist. This can fail for a
723  *      number of reasons, such as the bio being full or target block device
724  *      limitations. The target block device must allow bio's up to PAGE_SIZE,
725  *      so it is always possible to add a single page to an empty bio.
726  *
727  *      This should only be used by REQ_PC bios.
728  */
729 int bio_add_pc_page(struct request_queue *q, struct bio *bio, struct page *page,
730                     unsigned int len, unsigned int offset)
731 {
732         return __bio_add_page(q, bio, page, len, offset,
733                               queue_max_hw_sectors(q));
734 }
735 EXPORT_SYMBOL(bio_add_pc_page);
736
737 /**
738  *      bio_add_page    -       attempt to add page to bio
739  *      @bio: destination bio
740  *      @page: page to add
741  *      @len: vec entry length
742  *      @offset: vec entry offset
743  *
744  *      Attempt to add a page to the bio_vec maplist. This can fail for a
745  *      number of reasons, such as the bio being full or target block device
746  *      limitations. The target block device must allow bio's up to PAGE_SIZE,
747  *      so it is always possible to add a single page to an empty bio.
748  */
749 int bio_add_page(struct bio *bio, struct page *page, unsigned int len,
750                  unsigned int offset)
751 {
752         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bio->bi_bdev);
753         return __bio_add_page(q, bio, page, len, offset, queue_max_sectors(q));
754 }
755 EXPORT_SYMBOL(bio_add_page);
756
757 struct submit_bio_ret {
758         struct completion event;
759         int error;
760 };
761
762 static void submit_bio_wait_endio(struct bio *bio, int error)
763 {
764         struct submit_bio_ret *ret = bio->bi_private;
765
766         ret->error = error;
767         complete(&ret->event);
768 }
769
770 /**
771  * submit_bio_wait - submit a bio, and wait until it completes
772  * @rw: whether to %READ or %WRITE, or maybe to %READA (read ahead)
773  * @bio: The &struct bio which describes the I/O
774  *
775  * Simple wrapper around submit_bio(). Returns 0 on success, or the error from
776  * bio_endio() on failure.
777  */
778 int submit_bio_wait(int rw, struct bio *bio)
779 {
780         struct submit_bio_ret ret;
781
782         rw |= REQ_SYNC;
783         init_completion(&ret.event);
784         bio->bi_private = &ret;
785         bio->bi_end_io = submit_bio_wait_endio;
786         submit_bio(rw, bio);
787         wait_for_completion(&ret.event);
788
789         return ret.error;
790 }
791 EXPORT_SYMBOL(submit_bio_wait);
792
793 /**
794  * bio_advance - increment/complete a bio by some number of bytes
795  * @bio:        bio to advance
796  * @bytes:      number of bytes to complete
797  *
798  * This updates bi_sector, bi_size and bi_idx; if the number of bytes to
799  * complete doesn't align with a bvec boundary, then bv_len and bv_offset will
800  * be updated on the last bvec as well.
801  *
802  * @bio will then represent the remaining, uncompleted portion of the io.
803  */
804 void bio_advance(struct bio *bio, unsigned bytes)
805 {
806         if (bio_integrity(bio))
807                 bio_integrity_advance(bio, bytes);
808
809         bio_advance_iter(bio, &bio->bi_iter, bytes);
810 }
811 EXPORT_SYMBOL(bio_advance);
812
813 /**
814  * bio_alloc_pages - allocates a single page for each bvec in a bio
815  * @bio: bio to allocate pages for
816  * @gfp_mask: flags for allocation
817  *
818  * Allocates pages up to @bio->bi_vcnt.
819  *
820  * Returns 0 on success, -ENOMEM on failure. On failure, any allocated pages are
821  * freed.
822  */
823 int bio_alloc_pages(struct bio *bio, gfp_t gfp_mask)
824 {
825         int i;
826         struct bio_vec *bv;
827
828         bio_for_each_segment_all(bv, bio, i) {
829                 bv->bv_page = alloc_page(gfp_mask);
830                 if (!bv->bv_page) {
831                         while (--bv >= bio->bi_io_vec)
832                                 __free_page(bv->bv_page);
833                         return -ENOMEM;
834                 }
835         }
836
837         return 0;
838 }
839 EXPORT_SYMBOL(bio_alloc_pages);
840
841 /**
842  * bio_copy_data - copy contents of data buffers from one chain of bios to
843  * another
844  * @src: source bio list
845  * @dst: destination bio list
846  *
847  * If @src and @dst are single bios, bi_next must be NULL - otherwise, treats
848  * @src and @dst as linked lists of bios.
849  *
850  * Stops when it reaches the end of either @src or @dst - that is, copies
851  * min(src->bi_size, dst->bi_size) bytes (or the equivalent for lists of bios).
852  */
853 void bio_copy_data(struct bio *dst, struct bio *src)
854 {
855         struct bio_vec *src_bv, *dst_bv;
856         unsigned src_offset, dst_offset, bytes;
857         void *src_p, *dst_p;
858
859         src_bv = __bio_iovec(src);
860         dst_bv = __bio_iovec(dst);
861
862         src_offset = src_bv->bv_offset;
863         dst_offset = dst_bv->bv_offset;
864
865         while (1) {
866                 if (src_offset == src_bv->bv_offset + src_bv->bv_len) {
867                         src_bv++;
868                         if (src_bv == bio_iovec_idx(src, src->bi_vcnt)) {
869                                 src = src->bi_next;
870                                 if (!src)
871                                         break;
872
873                                 src_bv = __bio_iovec(src);
874                         }
875
876                         src_offset = src_bv->bv_offset;
877                 }
878
879                 if (dst_offset == dst_bv->bv_offset + dst_bv->bv_len) {
880                         dst_bv++;
881                         if (dst_bv == bio_iovec_idx(dst, dst->bi_vcnt)) {
882                                 dst = dst->bi_next;
883                                 if (!dst)
884                                         break;
885
886                                 dst_bv = __bio_iovec(dst);
887                         }
888
889                         dst_offset = dst_bv->bv_offset;
890                 }
891
892                 bytes = min(dst_bv->bv_offset + dst_bv->bv_len - dst_offset,
893                             src_bv->bv_offset + src_bv->bv_len - src_offset);
894
895                 src_p = kmap_atomic(src_bv->bv_page);
896                 dst_p = kmap_atomic(dst_bv->bv_page);
897
898                 memcpy(dst_p + dst_offset,
899                        src_p + src_offset,
900                        bytes);
901
902                 kunmap_atomic(dst_p);
903                 kunmap_atomic(src_p);
904
905                 src_offset += bytes;
906                 dst_offset += bytes;
907         }
908 }
909 EXPORT_SYMBOL(bio_copy_data);
910
911 struct bio_map_data {
912         struct bio_vec *iovecs;
913         struct sg_iovec *sgvecs;
914         int nr_sgvecs;
915         int is_our_pages;
916 };
917
918 static void bio_set_map_data(struct bio_map_data *bmd, struct bio *bio,
919                              struct sg_iovec *iov, int iov_count,
920                              int is_our_pages)
921 {
922         memcpy(bmd->iovecs, bio->bi_io_vec, sizeof(struct bio_vec) * bio->bi_vcnt);
923         memcpy(bmd->sgvecs, iov, sizeof(struct sg_iovec) * iov_count);
924         bmd->nr_sgvecs = iov_count;
925         bmd->is_our_pages = is_our_pages;
926         bio->bi_private = bmd;
927 }
928
929 static void bio_free_map_data(struct bio_map_data *bmd)
930 {
931         kfree(bmd->iovecs);
932         kfree(bmd->sgvecs);
933         kfree(bmd);
934 }
935
936 static struct bio_map_data *bio_alloc_map_data(int nr_segs,
937                                                unsigned int iov_count,
938                                                gfp_t gfp_mask)
939 {
940         struct bio_map_data *bmd;
941
942         if (iov_count > UIO_MAXIOV)
943                 return NULL;
944
945         bmd = kmalloc(sizeof(*bmd), gfp_mask);
946         if (!bmd)
947                 return NULL;
948
949         bmd->iovecs = kmalloc(sizeof(struct bio_vec) * nr_segs, gfp_mask);
950         if (!bmd->iovecs) {
951                 kfree(bmd);
952                 return NULL;
953         }
954
955         bmd->sgvecs = kmalloc(sizeof(struct sg_iovec) * iov_count, gfp_mask);
956         if (bmd->sgvecs)
957                 return bmd;
958
959         kfree(bmd->iovecs);
960         kfree(bmd);
961         return NULL;
962 }
963
964 static int __bio_copy_iov(struct bio *bio, struct bio_vec *iovecs,
965                           struct sg_iovec *iov, int iov_count,
966                           int to_user, int from_user, int do_free_page)
967 {
968         int ret = 0, i;
969         struct bio_vec *bvec;
970         int iov_idx = 0;
971         unsigned int iov_off = 0;
972
973         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, i) {
974                 char *bv_addr = page_address(bvec->bv_page);
975                 unsigned int bv_len = iovecs[i].bv_len;
976
977                 while (bv_len && iov_idx < iov_count) {
978                         unsigned int bytes;
979                         char __user *iov_addr;
980
981                         bytes = min_t(unsigned int,
982                                       iov[iov_idx].iov_len - iov_off, bv_len);
983                         iov_addr = iov[iov_idx].iov_base + iov_off;
984
985                         if (!ret) {
986                                 if (to_user)
987                                         ret = copy_to_user(iov_addr, bv_addr,
988                                                            bytes);
989
990                                 if (from_user)
991                                         ret = copy_from_user(bv_addr, iov_addr,
992                                                              bytes);
993
994                                 if (ret)
995                                         ret = -EFAULT;
996                         }
997
998                         bv_len -= bytes;
999                         bv_addr += bytes;
1000                         iov_addr += bytes;
1001                         iov_off += bytes;
1002
1003                         if (iov[iov_idx].iov_len == iov_off) {
1004                                 iov_idx++;
1005                                 iov_off = 0;
1006                         }
1007                 }
1008
1009                 if (do_free_page)
1010                         __free_page(bvec->bv_page);
1011         }
1012
1013         return ret;
1014 }
1015
1016 /**
1017  *      bio_uncopy_user -       finish previously mapped bio
1018  *      @bio: bio being terminated
1019  *
1020  *      Free pages allocated from bio_copy_user() and write back data
1021  *      to user space in case of a read.
1022  */
1023 int bio_uncopy_user(struct bio *bio)
1024 {
1025         struct bio_map_data *bmd = bio->bi_private;
1026         struct bio_vec *bvec;
1027         int ret = 0, i;
1028
1029         if (!bio_flagged(bio, BIO_NULL_MAPPED)) {
1030                 /*
1031                  * if we're in a workqueue, the request is orphaned, so
1032                  * don't copy into a random user address space, just free.
1033                  */
1034                 if (current->mm)
1035                         ret = __bio_copy_iov(bio, bmd->iovecs, bmd->sgvecs,
1036                                              bmd->nr_sgvecs, bio_data_dir(bio) == READ,
1037                                              0, bmd->is_our_pages);
1038                 else if (bmd->is_our_pages)
1039                         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, i)
1040                                 __free_page(bvec->bv_page);
1041         }
1042         bio_free_map_data(bmd);
1043         bio_put(bio);
1044         return ret;
1045 }
1046 EXPORT_SYMBOL(bio_uncopy_user);
1047
1048 /**
1049  *      bio_copy_user_iov       -       copy user data to bio
1050  *      @q: destination block queue
1051  *      @map_data: pointer to the rq_map_data holding pages (if necessary)
1052  *      @iov:   the iovec.
1053  *      @iov_count: number of elements in the iovec
1054  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
1055  *      @gfp_mask: memory allocation flags
1056  *
1057  *      Prepares and returns a bio for indirect user io, bouncing data
1058  *      to/from kernel pages as necessary. Must be paired with
1059  *      call bio_uncopy_user() on io completion.
1060  */
1061 struct bio *bio_copy_user_iov(struct request_queue *q,
1062                               struct rq_map_data *map_data,
1063                               struct sg_iovec *iov, int iov_count,
1064                               int write_to_vm, gfp_t gfp_mask)
1065 {
1066         struct bio_map_data *bmd;
1067         struct bio_vec *bvec;
1068         struct page *page;
1069         struct bio *bio;
1070         int i, ret;
1071         int nr_pages = 0;
1072         unsigned int len = 0;
1073         unsigned int offset = map_data ? map_data->offset & ~PAGE_MASK : 0;
1074
1075         for (i = 0; i < iov_count; i++) {
1076                 unsigned long uaddr;
1077                 unsigned long end;
1078                 unsigned long start;
1079
1080                 uaddr = (unsigned long)iov[i].iov_base;
1081                 end = (uaddr + iov[i].iov_len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
1082                 start = uaddr >> PAGE_SHIFT;
1083
1084                 /*
1085                  * Overflow, abort
1086                  */
1087                 if (end < start)
1088                         return ERR_PTR(-EINVAL);
1089
1090                 nr_pages += end - start;
1091                 len += iov[i].iov_len;
1092         }
1093
1094         if (offset)
1095                 nr_pages++;
1096
1097         bmd = bio_alloc_map_data(nr_pages, iov_count, gfp_mask);
1098         if (!bmd)
1099                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1100
1101         ret = -ENOMEM;
1102         bio = bio_kmalloc(gfp_mask, nr_pages);
1103         if (!bio)
1104                 goto out_bmd;
1105
1106         if (!write_to_vm)
1107                 bio->bi_rw |= REQ_WRITE;
1108
1109         ret = 0;
1110
1111         if (map_data) {
1112                 nr_pages = 1 << map_data->page_order;
1113                 i = map_data->offset / PAGE_SIZE;
1114         }
1115         while (len) {
1116                 unsigned int bytes = PAGE_SIZE;
1117
1118                 bytes -= offset;
1119
1120                 if (bytes > len)
1121                         bytes = len;
1122
1123                 if (map_data) {
1124                         if (i == map_data->nr_entries * nr_pages) {
1125                                 ret = -ENOMEM;
1126                                 break;
1127                         }
1128
1129                         page = map_data->pages[i / nr_pages];
1130                         page += (i % nr_pages);
1131
1132                         i++;
1133                 } else {
1134                         page = alloc_page(q->bounce_gfp | gfp_mask);
1135                         if (!page) {
1136                                 ret = -ENOMEM;
1137                                 break;
1138                         }
1139                 }
1140
1141                 if (bio_add_pc_page(q, bio, page, bytes, offset) < bytes)
1142                         break;
1143
1144                 len -= bytes;
1145                 offset = 0;
1146         }
1147
1148         if (ret)
1149                 goto cleanup;
1150
1151         /*
1152          * success
1153          */
1154         if ((!write_to_vm && (!map_data || !map_data->null_mapped)) ||
1155             (map_data && map_data->from_user)) {
1156                 ret = __bio_copy_iov(bio, bio->bi_io_vec, iov, iov_count, 0, 1, 0);
1157                 if (ret)
1158                         goto cleanup;
1159         }
1160
1161         bio_set_map_data(bmd, bio, iov, iov_count, map_data ? 0 : 1);
1162         return bio;
1163 cleanup:
1164         if (!map_data)
1165                 bio_for_each_segment_all(bvec, bio, i)
1166                         __free_page(bvec->bv_page);
1167
1168         bio_put(bio);
1169 out_bmd:
1170         bio_free_map_data(bmd);
1171         return ERR_PTR(ret);
1172 }
1173
1174 /**
1175  *      bio_copy_user   -       copy user data to bio
1176  *      @q: destination block queue
1177  *      @map_data: pointer to the rq_map_data holding pages (if necessary)
1178  *      @uaddr: start of user address
1179  *      @len: length in bytes
1180  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
1181  *      @gfp_mask: memory allocation flags
1182  *
1183  *      Prepares and returns a bio for indirect user io, bouncing data
1184  *      to/from kernel pages as necessary. Must be paired with
1185  *      call bio_uncopy_user() on io completion.
1186  */
1187 struct bio *bio_copy_user(struct request_queue *q, struct rq_map_data *map_data,
1188                           unsigned long uaddr, unsigned int len,
1189                           int write_to_vm, gfp_t gfp_mask)
1190 {
1191         struct sg_iovec iov;
1192
1193         iov.iov_base = (void __user *)uaddr;
1194         iov.iov_len = len;
1195
1196         return bio_copy_user_iov(q, map_data, &iov, 1, write_to_vm, gfp_mask);
1197 }
1198 EXPORT_SYMBOL(bio_copy_user);
1199
1200 static struct bio *__bio_map_user_iov(struct request_queue *q,
1201                                       struct block_device *bdev,
1202                                       struct sg_iovec *iov, int iov_count,
1203                                       int write_to_vm, gfp_t gfp_mask)
1204 {
1205         int i, j;
1206         int nr_pages = 0;
1207         struct page **pages;
1208         struct bio *bio;
1209         int cur_page = 0;
1210         int ret, offset;
1211
1212         for (i = 0; i < iov_count; i++) {
1213                 unsigned long uaddr = (unsigned long)iov[i].iov_base;
1214                 unsigned long len = iov[i].iov_len;
1215                 unsigned long end = (uaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
1216                 unsigned long start = uaddr >> PAGE_SHIFT;
1217
1218                 /*
1219                  * Overflow, abort
1220                  */
1221                 if (end < start)
1222                         return ERR_PTR(-EINVAL);
1223
1224                 nr_pages += end - start;
1225                 /*
1226                  * buffer must be aligned to at least hardsector size for now
1227                  */
1228                 if (uaddr & queue_dma_alignment(q))
1229                         return ERR_PTR(-EINVAL);
1230         }
1231
1232         if (!nr_pages)
1233                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1234
1235         bio = bio_kmalloc(gfp_mask, nr_pages);
1236         if (!bio)
1237                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1238
1239         ret = -ENOMEM;
1240         pages = kcalloc(nr_pages, sizeof(struct page *), gfp_mask);
1241         if (!pages)
1242                 goto out;
1243
1244         for (i = 0; i < iov_count; i++) {
1245                 unsigned long uaddr = (unsigned long)iov[i].iov_base;
1246                 unsigned long len = iov[i].iov_len;
1247                 unsigned long end = (uaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
1248                 unsigned long start = uaddr >> PAGE_SHIFT;
1249                 const int local_nr_pages = end - start;
1250                 const int page_limit = cur_page + local_nr_pages;
1251
1252                 ret = get_user_pages_fast(uaddr, local_nr_pages,
1253                                 write_to_vm, &pages[cur_page]);
1254                 if (ret < local_nr_pages) {
1255                         ret = -EFAULT;
1256                         goto out_unmap;
1257                 }
1258
1259                 offset = uaddr & ~PAGE_MASK;
1260                 for (j = cur_page; j < page_limit; j++) {
1261                         unsigned int bytes = PAGE_SIZE - offset;
1262
1263                         if (len <= 0)
1264                                 break;
1265                         
1266                         if (bytes > len)
1267                                 bytes = len;
1268
1269                         /*
1270                          * sorry...
1271                          */
1272                         if (bio_add_pc_page(q, bio, pages[j], bytes, offset) <
1273                                             bytes)
1274                                 break;
1275
1276                         len -= bytes;
1277                         offset = 0;
1278                 }
1279
1280                 cur_page = j;
1281                 /*
1282                  * release the pages we didn't map into the bio, if any
1283                  */
1284                 while (j < page_limit)
1285                         page_cache_release(pages[j++]);
1286         }
1287
1288         kfree(pages);
1289
1290         /*
1291          * set data direction, and check if mapped pages need bouncing
1292          */
1293         if (!write_to_vm)
1294                 bio->bi_rw |= REQ_WRITE;
1295
1296         bio->bi_bdev = bdev;
1297         bio->bi_flags |= (1 << BIO_USER_MAPPED);
1298         return bio;
1299
1300  out_unmap:
1301         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1302                 if(!pages[i])
1303                         break;
1304                 page_cache_release(pages[i]);
1305         }
1306  out:
1307         kfree(pages);
1308         bio_put(bio);
1309         return ERR_PTR(ret);
1310 }
1311
1312 /**
1313  *      bio_map_user    -       map user address into bio
1314  *      @q: the struct request_queue for the bio
1315  *      @bdev: destination block device
1316  *      @uaddr: start of user address
1317  *      @len: length in bytes
1318  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
1319  *      @gfp_mask: memory allocation flags
1320  *
1321  *      Map the user space address into a bio suitable for io to a block
1322  *      device. Returns an error pointer in case of error.
1323  */
1324 struct bio *bio_map_user(struct request_queue *q, struct block_device *bdev,
1325                          unsigned long uaddr, unsigned int len, int write_to_vm,
1326                          gfp_t gfp_mask)
1327 {
1328         struct sg_iovec iov;
1329
1330         iov.iov_base = (void __user *)uaddr;
1331         iov.iov_len = len;
1332
1333         return bio_map_user_iov(q, bdev, &iov, 1, write_to_vm, gfp_mask);
1334 }
1335 EXPORT_SYMBOL(bio_map_user);
1336
1337 /**
1338  *      bio_map_user_iov - map user sg_iovec table into bio
1339  *      @q: the struct request_queue for the bio
1340  *      @bdev: destination block device
1341  *      @iov:   the iovec.
1342  *      @iov_count: number of elements in the iovec
1343  *      @write_to_vm: bool indicating writing to pages or not
1344  *      @gfp_mask: memory allocation flags
1345  *
1346  *      Map the user space address into a bio suitable for io to a block
1347  *      device. Returns an error pointer in case of error.
1348  */
1349 struct bio *bio_map_user_iov(struct request_queue *q, struct block_device *bdev,
1350                              struct sg_iovec *iov, int iov_count,
1351                              int write_to_vm, gfp_t gfp_mask)
1352 {
1353         struct bio *bio;
1354
1355         bio = __bio_map_user_iov(q, bdev, iov, iov_count, write_to_vm,
1356                                  gfp_mask);
1357         if (IS_ERR(bio))
1358                 return bio;
1359
1360         /*
1361          * subtle -- if __bio_map_user() ended up bouncing a bio,
1362          * it would normally disappear when its bi_end_io is run.
1363          * however, we need it for the unmap, so grab an extra
1364          * reference to it
1365          */
1366         bio_get(bio);
1367
1368         return bio;
1369 }
1370
1371 static void __bio_unmap_user(struct bio *bio)
1372 {
1373         struct bio_vec *bvec;
1374         int i;
1375
1376         /*
1377          * make sure we dirty pages we wrote to
1378          */
1379         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, i) {
1380                 if (bio_data_dir(bio) == READ)
1381                         set_page_dirty_lock(bvec->bv_page);
1382
1383                 page_cache_release(bvec->bv_page);
1384         }
1385
1386         bio_put(bio);
1387 }
1388
1389 /**
1390  *      bio_unmap_user  -       unmap a bio
1391  *      @bio:           the bio being unmapped
1392  *
1393  *      Unmap a bio previously mapped by bio_map_user(). Must be called with
1394  *      a process context.
1395  *
1396  *      bio_unmap_user() may sleep.
1397  */
1398 void bio_unmap_user(struct bio *bio)
1399 {
1400         __bio_unmap_user(bio);
1401         bio_put(bio);
1402 }
1403 EXPORT_SYMBOL(bio_unmap_user);
1404
1405 static void bio_map_kern_endio(struct bio *bio, int err)
1406 {
1407         bio_put(bio);
1408 }
1409
1410 static struct bio *__bio_map_kern(struct request_queue *q, void *data,
1411                                   unsigned int len, gfp_t gfp_mask)
1412 {
1413         unsigned long kaddr = (unsigned long)data;
1414         unsigned long end = (kaddr + len + PAGE_SIZE - 1) >> PAGE_SHIFT;
1415         unsigned long start = kaddr >> PAGE_SHIFT;
1416         const int nr_pages = end - start;
1417         int offset, i;
1418         struct bio *bio;
1419
1420         bio = bio_kmalloc(gfp_mask, nr_pages);
1421         if (!bio)
1422                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1423
1424         offset = offset_in_page(kaddr);
1425         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1426                 unsigned int bytes = PAGE_SIZE - offset;
1427
1428                 if (len <= 0)
1429                         break;
1430
1431                 if (bytes > len)
1432                         bytes = len;
1433
1434                 if (bio_add_pc_page(q, bio, virt_to_page(data), bytes,
1435                                     offset) < bytes)
1436                         break;
1437
1438                 data += bytes;
1439                 len -= bytes;
1440                 offset = 0;
1441         }
1442
1443         bio->bi_end_io = bio_map_kern_endio;
1444         return bio;
1445 }
1446
1447 /**
1448  *      bio_map_kern    -       map kernel address into bio
1449  *      @q: the struct request_queue for the bio
1450  *      @data: pointer to buffer to map
1451  *      @len: length in bytes
1452  *      @gfp_mask: allocation flags for bio allocation
1453  *
1454  *      Map the kernel address into a bio suitable for io to a block
1455  *      device. Returns an error pointer in case of error.
1456  */
1457 struct bio *bio_map_kern(struct request_queue *q, void *data, unsigned int len,
1458                          gfp_t gfp_mask)
1459 {
1460         struct bio *bio;
1461
1462         bio = __bio_map_kern(q, data, len, gfp_mask);
1463         if (IS_ERR(bio))
1464                 return bio;
1465
1466         if (bio->bi_iter.bi_size == len)
1467                 return bio;
1468
1469         /*
1470          * Don't support partial mappings.
1471          */
1472         bio_put(bio);
1473         return ERR_PTR(-EINVAL);
1474 }
1475 EXPORT_SYMBOL(bio_map_kern);
1476
1477 static void bio_copy_kern_endio(struct bio *bio, int err)
1478 {
1479         struct bio_vec *bvec;
1480         const int read = bio_data_dir(bio) == READ;
1481         struct bio_map_data *bmd = bio->bi_private;
1482         int i;
1483         char *p = bmd->sgvecs[0].iov_base;
1484
1485         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, i) {
1486                 char *addr = page_address(bvec->bv_page);
1487                 int len = bmd->iovecs[i].bv_len;
1488
1489                 if (read)
1490                         memcpy(p, addr, len);
1491
1492                 __free_page(bvec->bv_page);
1493                 p += len;
1494         }
1495
1496         bio_free_map_data(bmd);
1497         bio_put(bio);
1498 }
1499
1500 /**
1501  *      bio_copy_kern   -       copy kernel address into bio
1502  *      @q: the struct request_queue for the bio
1503  *      @data: pointer to buffer to copy
1504  *      @len: length in bytes
1505  *      @gfp_mask: allocation flags for bio and page allocation
1506  *      @reading: data direction is READ
1507  *
1508  *      copy the kernel address into a bio suitable for io to a block
1509  *      device. Returns an error pointer in case of error.
1510  */
1511 struct bio *bio_copy_kern(struct request_queue *q, void *data, unsigned int len,
1512                           gfp_t gfp_mask, int reading)
1513 {
1514         struct bio *bio;
1515         struct bio_vec *bvec;
1516         int i;
1517
1518         bio = bio_copy_user(q, NULL, (unsigned long)data, len, 1, gfp_mask);
1519         if (IS_ERR(bio))
1520                 return bio;
1521
1522         if (!reading) {
1523                 void *p = data;
1524
1525                 bio_for_each_segment_all(bvec, bio, i) {
1526                         char *addr = page_address(bvec->bv_page);
1527
1528                         memcpy(addr, p, bvec->bv_len);
1529                         p += bvec->bv_len;
1530                 }
1531         }
1532
1533         bio->bi_end_io = bio_copy_kern_endio;
1534
1535         return bio;
1536 }
1537 EXPORT_SYMBOL(bio_copy_kern);
1538
1539 /*
1540  * bio_set_pages_dirty() and bio_check_pages_dirty() are support functions
1541  * for performing direct-IO in BIOs.
1542  *
1543  * The problem is that we cannot run set_page_dirty() from interrupt context
1544  * because the required locks are not interrupt-safe.  So what we can do is to
1545  * mark the pages dirty _before_ performing IO.  And in interrupt context,
1546  * check that the pages are still dirty.   If so, fine.  If not, redirty them
1547  * in process context.
1548  *
1549  * We special-case compound pages here: normally this means reads into hugetlb
1550  * pages.  The logic in here doesn't really work right for compound pages
1551  * because the VM does not uniformly chase down the head page in all cases.
1552  * But dirtiness of compound pages is pretty meaningless anyway: the VM doesn't
1553  * handle them at all.  So we skip compound pages here at an early stage.
1554  *
1555  * Note that this code is very hard to test under normal circumstances because
1556  * direct-io pins the pages with get_user_pages().  This makes
1557  * is_page_cache_freeable return false, and the VM will not clean the pages.
1558  * But other code (eg, flusher threads) could clean the pages if they are mapped
1559  * pagecache.
1560  *
1561  * Simply disabling the call to bio_set_pages_dirty() is a good way to test the
1562  * deferred bio dirtying paths.
1563  */
1564
1565 /*
1566  * bio_set_pages_dirty() will mark all the bio's pages as dirty.
1567  */
1568 void bio_set_pages_dirty(struct bio *bio)
1569 {
1570         struct bio_vec *bvec;
1571         int i;
1572
1573         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, i) {
1574                 struct page *page = bvec->bv_page;
1575
1576                 if (page && !PageCompound(page))
1577                         set_page_dirty_lock(page);
1578         }
1579 }
1580
1581 static void bio_release_pages(struct bio *bio)
1582 {
1583         struct bio_vec *bvec;
1584         int i;
1585
1586         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, i) {
1587                 struct page *page = bvec->bv_page;
1588
1589                 if (page)
1590                         put_page(page);
1591         }
1592 }
1593
1594 /*
1595  * bio_check_pages_dirty() will check that all the BIO's pages are still dirty.
1596  * If they are, then fine.  If, however, some pages are clean then they must
1597  * have been written out during the direct-IO read.  So we take another ref on
1598  * the BIO and the offending pages and re-dirty the pages in process context.
1599  *
1600  * It is expected that bio_check_pages_dirty() will wholly own the BIO from
1601  * here on.  It will run one page_cache_release() against each page and will
1602  * run one bio_put() against the BIO.
1603  */
1604
1605 static void bio_dirty_fn(struct work_struct *work);
1606
1607 static DECLARE_WORK(bio_dirty_work, bio_dirty_fn);
1608 static DEFINE_SPINLOCK(bio_dirty_lock);
1609 static struct bio *bio_dirty_list;
1610
1611 /*
1612  * This runs in process context
1613  */
1614 static void bio_dirty_fn(struct work_struct *work)
1615 {
1616         unsigned long flags;
1617         struct bio *bio;
1618
1619         spin_lock_irqsave(&bio_dirty_lock, flags);
1620         bio = bio_dirty_list;
1621         bio_dirty_list = NULL;
1622         spin_unlock_irqrestore(&bio_dirty_lock, flags);
1623
1624         while (bio) {
1625                 struct bio *next = bio->bi_private;
1626
1627                 bio_set_pages_dirty(bio);
1628                 bio_release_pages(bio);
1629                 bio_put(bio);
1630                 bio = next;
1631         }
1632 }
1633
1634 void bio_check_pages_dirty(struct bio *bio)
1635 {
1636         struct bio_vec *bvec;
1637         int nr_clean_pages = 0;
1638         int i;
1639
1640         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, i) {
1641                 struct page *page = bvec->bv_page;
1642
1643                 if (PageDirty(page) || PageCompound(page)) {
1644                         page_cache_release(page);
1645                         bvec->bv_page = NULL;
1646                 } else {
1647                         nr_clean_pages++;
1648                 }
1649         }
1650
1651         if (nr_clean_pages) {
1652                 unsigned long flags;
1653
1654                 spin_lock_irqsave(&bio_dirty_lock, flags);
1655                 bio->bi_private = bio_dirty_list;
1656                 bio_dirty_list = bio;
1657                 spin_unlock_irqrestore(&bio_dirty_lock, flags);
1658                 schedule_work(&bio_dirty_work);
1659         } else {
1660                 bio_put(bio);
1661         }
1662 }
1663
1664 #if ARCH_IMPLEMENTS_FLUSH_DCACHE_PAGE
1665 void bio_flush_dcache_pages(struct bio *bi)
1666 {
1667         struct bio_vec bvec;
1668         struct bvec_iter iter;
1669
1670         bio_for_each_segment(bvec, bi, iter)
1671                 flush_dcache_page(bvec.bv_page);
1672 }
1673 EXPORT_SYMBOL(bio_flush_dcache_pages);
1674 #endif
1675
1676 /**
1677  * bio_endio - end I/O on a bio
1678  * @bio:        bio
1679  * @error:      error, if any
1680  *
1681  * Description:
1682  *   bio_endio() will end I/O on the whole bio. bio_endio() is the
1683  *   preferred way to end I/O on a bio, it takes care of clearing
1684  *   BIO_UPTODATE on error. @error is 0 on success, and and one of the
1685  *   established -Exxxx (-EIO, for instance) error values in case
1686  *   something went wrong. No one should call bi_end_io() directly on a
1687  *   bio unless they own it and thus know that it has an end_io
1688  *   function.
1689  **/
1690 void bio_endio(struct bio *bio, int error)
1691 {
1692         if (error)
1693                 clear_bit(BIO_UPTODATE, &bio->bi_flags);
1694         else if (!test_bit(BIO_UPTODATE, &bio->bi_flags))
1695                 error = -EIO;
1696
1697         if (bio->bi_end_io)
1698                 bio->bi_end_io(bio, error);
1699 }
1700 EXPORT_SYMBOL(bio_endio);
1701
1702 void bio_pair_release(struct bio_pair *bp)
1703 {
1704         if (atomic_dec_and_test(&bp->cnt)) {
1705                 struct bio *master = bp->bio1.bi_private;
1706
1707                 bio_endio(master, bp->error);
1708                 mempool_free(bp, bp->bio2.bi_private);
1709         }
1710 }
1711 EXPORT_SYMBOL(bio_pair_release);
1712
1713 static void bio_pair_end_1(struct bio *bi, int err)
1714 {
1715         struct bio_pair *bp = container_of(bi, struct bio_pair, bio1);
1716
1717         if (err)
1718                 bp->error = err;
1719
1720         bio_pair_release(bp);
1721 }
1722
1723 static void bio_pair_end_2(struct bio *bi, int err)
1724 {
1725         struct bio_pair *bp = container_of(bi, struct bio_pair, bio2);
1726
1727         if (err)
1728                 bp->error = err;
1729
1730         bio_pair_release(bp);
1731 }
1732
1733 /*
1734  * split a bio - only worry about a bio with a single page in its iovec
1735  */
1736 struct bio_pair *bio_split(struct bio *bi, int first_sectors)
1737 {
1738         struct bio_pair *bp = mempool_alloc(bio_split_pool, GFP_NOIO);
1739
1740         if (!bp)
1741                 return bp;
1742
1743         trace_block_split(bdev_get_queue(bi->bi_bdev), bi,
1744                                 bi->bi_iter.bi_sector + first_sectors);
1745
1746         BUG_ON(bio_segments(bi) > 1);
1747         atomic_set(&bp->cnt, 3);
1748         bp->error = 0;
1749         bp->bio1 = *bi;
1750         bp->bio2 = *bi;
1751         bp->bio2.bi_iter.bi_sector += first_sectors;
1752         bp->bio2.bi_iter.bi_size -= first_sectors << 9;
1753         bp->bio1.bi_iter.bi_size = first_sectors << 9;
1754
1755         if (bi->bi_vcnt != 0) {
1756                 bp->bv1 = bio_iovec(bi);
1757                 bp->bv2 = bio_iovec(bi);
1758
1759                 if (bio_is_rw(bi)) {
1760                         bp->bv2.bv_offset += first_sectors << 9;
1761                         bp->bv2.bv_len -= first_sectors << 9;
1762                         bp->bv1.bv_len = first_sectors << 9;
1763                 }
1764
1765                 bp->bio1.bi_io_vec = &bp->bv1;
1766                 bp->bio2.bi_io_vec = &bp->bv2;
1767
1768                 bp->bio1.bi_max_vecs = 1;
1769                 bp->bio2.bi_max_vecs = 1;
1770         }
1771
1772         bp->bio1.bi_end_io = bio_pair_end_1;
1773         bp->bio2.bi_end_io = bio_pair_end_2;
1774
1775         bp->bio1.bi_private = bi;
1776         bp->bio2.bi_private = bio_split_pool;
1777
1778         if (bio_integrity(bi))
1779                 bio_integrity_split(bi, bp, first_sectors);
1780
1781         return bp;
1782 }
1783 EXPORT_SYMBOL(bio_split);
1784
1785 /**
1786  * bio_trim - trim a bio
1787  * @bio:        bio to trim
1788  * @offset:     number of sectors to trim from the front of @bio
1789  * @size:       size we want to trim @bio to, in sectors
1790  */
1791 void bio_trim(struct bio *bio, int offset, int size)
1792 {
1793         /* 'bio' is a cloned bio which we need to trim to match
1794          * the given offset and size.
1795          * This requires adjusting bi_sector, bi_size, and bi_io_vec
1796          */
1797         int i;
1798         struct bio_vec *bvec;
1799         int sofar = 0;
1800
1801         size <<= 9;
1802         if (offset == 0 && size == bio->bi_iter.bi_size)
1803                 return;
1804
1805         clear_bit(BIO_SEG_VALID, &bio->bi_flags);
1806
1807         bio_advance(bio, offset << 9);
1808
1809         bio->bi_iter.bi_size = size;
1810
1811         /* avoid any complications with bi_idx being non-zero*/
1812         if (bio->bi_iter.bi_idx) {
1813                 memmove(bio->bi_io_vec, bio->bi_io_vec+bio->bi_iter.bi_idx,
1814                         (bio->bi_vcnt - bio->bi_iter.bi_idx) *
1815                         sizeof(struct bio_vec));
1816                 bio->bi_vcnt -= bio->bi_iter.bi_idx;
1817                 bio->bi_iter.bi_idx = 0;
1818         }
1819         /* Make sure vcnt and last bv are not too big */
1820         bio_for_each_segment_all(bvec, bio, i) {
1821                 if (sofar + bvec->bv_len > size)
1822                         bvec->bv_len = size - sofar;
1823                 if (bvec->bv_len == 0) {
1824                         bio->bi_vcnt = i;
1825                         break;
1826                 }
1827                 sofar += bvec->bv_len;
1828         }
1829 }
1830 EXPORT_SYMBOL_GPL(bio_trim);
1831
1832 /**
1833  *      bio_sector_offset - Find hardware sector offset in bio
1834  *      @bio:           bio to inspect
1835  *      @index:         bio_vec index
1836  *      @offset:        offset in bv_page
1837  *
1838  *      Return the number of hardware sectors between beginning of bio
1839  *      and an end point indicated by a bio_vec index and an offset
1840  *      within that vector's page.
1841  */
1842 sector_t bio_sector_offset(struct bio *bio, unsigned short index,
1843                            unsigned int offset)
1844 {
1845         unsigned int sector_sz;
1846         struct bio_vec *bv;
1847         sector_t sectors;
1848         int i;
1849
1850         sector_sz = queue_logical_block_size(bio->bi_bdev->bd_disk->queue);
1851         sectors = 0;
1852
1853         if (index >= bio->bi_iter.bi_idx)
1854                 index = bio->bi_vcnt - 1;
1855
1856         bio_for_each_segment_all(bv, bio, i) {
1857                 if (i == index) {
1858                         if (offset > bv->bv_offset)
1859                                 sectors += (offset - bv->bv_offset) / sector_sz;
1860                         break;
1861                 }
1862
1863                 sectors += bv->bv_len / sector_sz;
1864         }
1865
1866         return sectors;
1867 }
1868 EXPORT_SYMBOL(bio_sector_offset);
1869
1870 /*
1871  * create memory pools for biovec's in a bio_set.
1872  * use the global biovec slabs created for general use.
1873  */
1874 mempool_t *biovec_create_pool(struct bio_set *bs, int pool_entries)
1875 {
1876         struct biovec_slab *bp = bvec_slabs + BIOVEC_MAX_IDX;
1877
1878         return mempool_create_slab_pool(pool_entries, bp->slab);
1879 }
1880
1881 void bioset_free(struct bio_set *bs)
1882 {
1883         if (bs->rescue_workqueue)
1884                 destroy_workqueue(bs->rescue_workqueue);
1885
1886         if (bs->bio_pool)
1887                 mempool_destroy(bs->bio_pool);
1888
1889         if (bs->bvec_pool)
1890                 mempool_destroy(bs->bvec_pool);
1891
1892         bioset_integrity_free(bs);
1893         bio_put_slab(bs);
1894
1895         kfree(bs);
1896 }
1897 EXPORT_SYMBOL(bioset_free);
1898
1899 /**
1900  * bioset_create  - Create a bio_set
1901  * @pool_size:  Number of bio and bio_vecs to cache in the mempool
1902  * @front_pad:  Number of bytes to allocate in front of the returned bio
1903  *
1904  * Description:
1905  *    Set up a bio_set to be used with @bio_alloc_bioset. Allows the caller
1906  *    to ask for a number of bytes to be allocated in front of the bio.
1907  *    Front pad allocation is useful for embedding the bio inside
1908  *    another structure, to avoid allocating extra data to go with the bio.
1909  *    Note that the bio must be embedded at the END of that structure always,
1910  *    or things will break badly.
1911  */
1912 struct bio_set *bioset_create(unsigned int pool_size, unsigned int front_pad)
1913 {
1914         unsigned int back_pad = BIO_INLINE_VECS * sizeof(struct bio_vec);
1915         struct bio_set *bs;
1916
1917         bs = kzalloc(sizeof(*bs), GFP_KERNEL);
1918         if (!bs)
1919                 return NULL;
1920
1921         bs->front_pad = front_pad;
1922
1923         spin_lock_init(&bs->rescue_lock);
1924         bio_list_init(&bs->rescue_list);
1925         INIT_WORK(&bs->rescue_work, bio_alloc_rescue);
1926
1927         bs->bio_slab = bio_find_or_create_slab(front_pad + back_pad);
1928         if (!bs->bio_slab) {
1929                 kfree(bs);
1930                 return NULL;
1931         }
1932
1933         bs->bio_pool = mempool_create_slab_pool(pool_size, bs->bio_slab);
1934         if (!bs->bio_pool)
1935                 goto bad;
1936
1937         bs->bvec_pool = biovec_create_pool(bs, pool_size);
1938         if (!bs->bvec_pool)
1939                 goto bad;
1940
1941         bs->rescue_workqueue = alloc_workqueue("bioset", WQ_MEM_RECLAIM, 0);
1942         if (!bs->rescue_workqueue)
1943                 goto bad;
1944
1945         return bs;
1946 bad:
1947         bioset_free(bs);
1948         return NULL;
1949 }
1950 EXPORT_SYMBOL(bioset_create);
1951
1952 #ifdef CONFIG_BLK_CGROUP
1953 /**
1954  * bio_associate_current - associate a bio with %current
1955  * @bio: target bio
1956  *
1957  * Associate @bio with %current if it hasn't been associated yet.  Block
1958  * layer will treat @bio as if it were issued by %current no matter which
1959  * task actually issues it.
1960  *
1961  * This function takes an extra reference of @task's io_context and blkcg
1962  * which will be put when @bio is released.  The caller must own @bio,
1963  * ensure %current->io_context exists, and is responsible for synchronizing
1964  * calls to this function.
1965  */
1966 int bio_associate_current(struct bio *bio)
1967 {
1968         struct io_context *ioc;
1969         struct cgroup_subsys_state *css;
1970
1971         if (bio->bi_ioc)
1972                 return -EBUSY;
1973
1974         ioc = current->io_context;
1975         if (!ioc)
1976                 return -ENOENT;
1977
1978         /* acquire active ref on @ioc and associate */
1979         get_io_context_active(ioc);
1980         bio->bi_ioc = ioc;
1981
1982         /* associate blkcg if exists */
1983         rcu_read_lock();
1984         css = task_css(current, blkio_subsys_id);
1985         if (css && css_tryget(css))
1986                 bio->bi_css = css;
1987         rcu_read_unlock();
1988
1989         return 0;
1990 }
1991
1992 /**
1993  * bio_disassociate_task - undo bio_associate_current()
1994  * @bio: target bio
1995  */
1996 void bio_disassociate_task(struct bio *bio)
1997 {
1998         if (bio->bi_ioc) {
1999                 put_io_context(bio->bi_ioc);
2000                 bio->bi_ioc = NULL;
2001         }
2002         if (bio->bi_css) {
2003                 css_put(bio->bi_css);
2004                 bio->bi_css = NULL;
2005         }
2006 }
2007
2008 #endif /* CONFIG_BLK_CGROUP */
2009
2010 static void __init biovec_init_slabs(void)
2011 {
2012         int i;
2013
2014         for (i = 0; i < BIOVEC_NR_POOLS; i++) {
2015                 int size;
2016                 struct biovec_slab *bvs = bvec_slabs + i;
2017
2018                 if (bvs->nr_vecs <= BIO_INLINE_VECS) {
2019                         bvs->slab = NULL;
2020                         continue;
2021                 }
2022
2023                 size = bvs->nr_vecs * sizeof(struct bio_vec);
2024                 bvs->slab = kmem_cache_create(bvs->name, size, 0,
2025                                 SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC, NULL);
2026         }
2027 }
2028
2029 static int __init init_bio(void)
2030 {
2031         bio_slab_max = 2;
2032         bio_slab_nr = 0;
2033         bio_slabs = kzalloc(bio_slab_max * sizeof(struct bio_slab), GFP_KERNEL);
2034         if (!bio_slabs)
2035                 panic("bio: can't allocate bios\n");
2036
2037         bio_integrity_init();
2038         biovec_init_slabs();
2039
2040         fs_bio_set = bioset_create(BIO_POOL_SIZE, 0);
2041         if (!fs_bio_set)
2042                 panic("bio: can't allocate bios\n");
2043
2044         if (bioset_integrity_create(fs_bio_set, BIO_POOL_SIZE))
2045                 panic("bio: can't create integrity pool\n");
2046
2047         bio_split_pool = mempool_create_kmalloc_pool(BIO_SPLIT_ENTRIES,
2048                                                      sizeof(struct bio_pair));
2049         if (!bio_split_pool)
2050                 panic("bio: can't create split pool\n");
2051
2052         return 0;
2053 }
2054 subsys_initcall(init_bio);